张豪 1,2亢兴旺 1,3刘阳 4关美玲 1[ ... ]张泽 1,2,4,6,*
作者单位
摘要
1 中国科学院空天信息创新研究院,北京 100094
2 北京邮电大学电子工程学院,北京 100876
3 中国科学院大学光电学院,北京 100049
4 齐鲁空天信息研究院,山东 济南 250101
5 中国地质大学(北京)数理学院,北京 100083
6 中国科学院计算光学成像技术重点实验室,北京 100094
激光相干合成技术是在遥感和通信等领域中能够同时提升激光功率和保持光束质量的有效技术。其中填充因子是影响激光相干合成和衡量相干合成阵列的重要因素。然而,它却不是完备的。因此,提出采用平面波前畸变量(PWD)作为评估激光相干合成性能的综合参数,该参数综合考虑了光束质量、阵列对准、元件制造误差以及其他因素。通过理论推导平面波前畸变量的表达式,分析该参数对系统合成效率的影响,进一步的仿真和实验测量结果表明,平面波前畸变量可以用于反映激光相干合成的综合效率高低,与桶中功率呈负相关。研究结果表明波阵面调制相干光束组合技术在多孔径激光阵列相干组合系统的实际应用中具有潜在的科学价值。
相干合成 填充因子 桶中功率 激光阵列 波前 
激光与光电子学进展
2024, 61(7): 0706004
安其昌 1,2,3,*吴小霞 1,2,3刘欣悦 1,2,3王勋 4李洪文 1,2,3
作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100039
3 吉林省智能波前传感与控制重点实验室, 吉林长春 130033
4 中国人民解放军95975部队, 甘肃 酒泉 735018
为了更好地对大口径分段望远镜进行集成检测与稳定性保持基准构建,本文提出一种大口径环形分段光学系统基准构建方法。首先,采用局部光瞳投射的方式实现光瞳对准映射;其次,利用微透镜阵列构建系统共焦空间基准;之后,基于环带整体调控模式,采用共焦与曲率半径联合分析,实现曲率半径与系统对准的共同调节;最后,利用白光干涉所形成的条纹包络进行粗共相探测,并利用通道光谱方法实现粗共相与精共相间的精度衔接,空间共焦基准定位精度优于125 μm,共相基准覆盖范围优于20 μm,精度优于0.5 μm,光谱基准不确定度优于5%。实现了不同时空特征扰动的分层次、多模态抑制,利用以上共基准原位测量新方法有效提升了光学系统原位计量检测精度并缩短了溯源链长度,增加了检测效率与准确度。
分段镜面 波前像差 共基准 大口径望远镜 segmented mirror wavefront aberration common reference large aperture telescope 
中国光学
2024, 17(2): 390
作者单位
摘要
1 苏州科技大学 物理科学与技术学院 江苏微纳热流技术与能源应用重点实验室, 江苏 苏州 215009
2 济源职业技术学院 基础部, 河南 济源 454682
3 北京联合大学数理部, 北京 100101
液晶波前校正器通常基于液晶显示器的工艺制备而成,因此其研制成本高、定制难度大。本文基于掩模光刻法制备液晶波前校正器,以实现液晶波前校正器的专用化、低成本研制。基于掩模光刻技术设计并制备了91像素的无源液晶驱动电极,并封装成液晶光学校正单元。设计并制备了驱动连接电路板,实现了液晶光学驱动单元和驱动电路板的匹配对接。对液晶波前校正器响应特性进行检测。结果显示,其相位调制量为5.5个波长,响应时间为224 ms。利用Zygo干涉仪进行球面波的产生和静态倾斜像差的校正。结果显示,其可以产生正负离焦波前,且对水平倾斜像差校正后,Zernike多项式中第一项的值从1.18降至0.16,校正幅度达86%,实现了像差的有效校正。本文的研究工作可为液晶波前校正器的研制提供新思路,进而拓宽其应用领域和场景。
液晶波前校正器 掩模光刻 波前 响应特性 像差校正 liquid crystal wavefront corrector mask lithography wavefront response characteristic aberration correction 
中国光学
2024, 17(2): 324
作者单位
摘要
西安理工大学 自动化与信息工程学院,西安 710048
液晶空间光调制器(LC-SLM)通过对液晶折射率的调制来实现对光程的控制,在自适应光学中起着重要的作用。文章梳理了国内外LC-SLM的发展现状,对LC-SLM的工作原理和相位标定原理进行了详细介绍,针对LC-SLM在自适应光学中的应用,对国内外LC-SLM关键技术研究状况进行了讨论,分析总结了西安理工大学在该领域的实验研究。最后展望了LC-SLM的应用前景。
自适应光学 液晶空间光调制器 波前畸变校正 adaptive optics LC-SLM wavefront distortion correction 
光通信研究
2024, 50(2): 22007301
作者单位
摘要
1 中国科学院光电技术研究所自适应光学重点实验室,四川 成都 610209
2 中国科学院大学,北京 100049
针对较强天光背景下基于暗弱钠导星的大气波前畸变像差实时探测需求,本文提出了一种综合滤波的主动式波前探测技术,完成了对该技术的理论分析、参数设计及探测能力预估,并将该技术应用于传统哈特曼波前探测器,开展了基于钠导星的大气波前畸变像差探测实验。在约10 W/(m2·sr)的天光背景条件下,实现了基于钠导星同步采样大气波前畸变像差的实时探测。本工作对实际钠导星自适应光学系统应用的工作时段扩展进行了有益尝试。
自适应光学 钠导星 天光背景 波前探测 
中国激光
2024, 51(8): 0804002
作者单位
摘要
1 中央民族大学 理学院 光子系统工程软件教育部工程研究中心, 北京 100081
2 南方科技大学 生物医学工程系, 广东 深圳 518055
生物组织散射引起的光学像差限制了光学系统的成像性能。本文研究了基于间接波前整形的近红外二区荧光共聚焦成像技术。首先,制备了高效率近红外二区荧光探针,降低该波段生物组织的散射有助于实现高对比度的活体组织成像。其次,研究了基于间接波前测量的自适应光学方法,将间接波前整形技术应用于激光扫描共聚焦显微系统中,以实现对生物组织引起的光学像差的测量与补偿,获得生物组织的高信噪比成像。最后,对基于间接波前整形的近红外二区荧光共聚焦成像系统开展了相关实验。实验结果表明,本系统对空气平板、散射介质和小鼠颅骨等产生的像差具有良好的补偿效果,最终信号强度较初始值分别提升了1.47、1.95和2.85倍,显著提升了最终的成像质量。
间接波前整形 近红外二区成像 共聚焦成像 活体实验 Indirect wavefront shaping near-infrared-II imaging confocal imaging in vivo experiments 
中国光学
2024, 17(1): 150
作者单位
摘要
1 香港理工大学生物医学工程学系,中国 香港
2 香港理工大学光子技术研究院,中国 香港
3 香港理工大学深圳研究院,广东 深圳 518063
基于多模光纤或多芯光纤的无透镜超细光纤内窥成像技术近些年获得了快速发展,有望成为下一代的极微创、高分辨率内窥显微镜。通过对相干入射光场的时空调控,该技术可克服多模光纤中模式色散或多芯光纤中相位畸变的影响,在无需光纤末端透镜或扫描器件的情况下实现高分辨率的聚焦、成像及相关应用。此外,在无透镜光纤内窥成像或图像传输等场景下,通过构建物理或深度学习模型,从光纤输出测量中也能实现物体信息重建。对相干光纤无透镜成像技术的发展进行综述,首先说明无透镜光纤成像的基础原理,并从主动波前调控和被动目标重建这两类角度阐述无透镜光纤成像方法,接着介绍一些先进光纤成像模态和技术,列举光纤成像相关应用,最后分析该领域所面临的挑战,总结并展望其进一步发展方向和应用前景。
多模光纤 多芯光纤 波前整形 内窥成像 光学显微成像 深度学习 
激光与光电子学进展
2024, 61(6): 0618002
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室,上海 201800
2 中国科学院大学,北京 100049
光学稀疏孔径技术以其所具有的降低透镜加工面积、增大数值孔径和提升分辨率的能力被应用到超构透镜的设计和优化中。然而,目前稀疏孔径超构透镜的研究仅限于单波长,通常难以应用到宽波段成像领域。笔者基于波前编码和稀疏孔径技术设计了一种消色差稀疏孔径超构透镜。该消色差稀疏孔径超构透镜在加工面积降低至全孔径超构透镜25%的情况下,在可见光波段(400~700 nm)可实现与理想透镜一致的分辨率。该消色差稀疏孔径超构透镜既实现了对可见光波段的消色差,又解决了大孔径超构透镜的加工难题,具有加工成本低、消色差范围大、成像清晰等特点,在图像采集领域具有重要的应用价值。
光学器件 超构透镜 消色差 光学稀疏孔径 波前编码 维纳滤波 
中国激光
2024, 51(6): 0613001
王宁 1,2,3朱里程 1,2,**葛欣兰 1,2,3高泽宇 1,2[ ... ]杨平 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国科学院自适应光学重点实验室,四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所,四川 成都 610209
3 中国科学院大学电子电气与通信工程学院,北京 100049
自适应光学(AO)技术是一种能够补偿大气湍流的有效手段,但由于存在系统固有时延,变形镜(DM)上的补偿波前滞后于实测畸变波前,导致AO技术对高时间频率大气湍流的校正效果明显下降。因此,开展大气湍流前向预测研究对于抵消AO系统固有时延、提升系统校正带宽具有重要的研究意义和应用价值。本文提出了一种基于注意力机制的AO波前时空预测网络,该网络同时考虑了大气湍流的时间与空间特征,可通过连续6帧先验波前斜率信息预测未来第2帧的波前斜率。在具有两帧延迟的AO系统仿真中,所提预测网络使得波前校正残差均方根(RMS)下降了约40%,并且在不同的大气湍流强度下均表现出稳定的预测精度,预测残差RMS仅为真实畸变波前RMS的5.00%。最后使用1 km激光大气传输系统采集的实验数据进行了测试,验证了开环斜率预测网络的有效性。
自适应光学 时延误差 注意力机制 波前预测 
中国激光
2024, 51(6): 0605001
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory for Information Science of Electromagnetic Waves (MoE), Fudan University, Shanghai 200433, China
2 Peng Cheng Laboratory, Shenzhen 518038, China
In this Letter, we propose and experimentally demonstrate a lens-free wavefront shaping method that utilizes synchronized signal block beam alignment and a genetic algorithm (SSBGA) for a diffuse non-line-of-sight (NLOS) visible light communication (VLC) system. The proposed method effectively controls the position and mobility of visible light beams by partitioning spatial light modulator pixels and manipulating beams to converge at distinct spatial positions, thereby enhancing wavefront shaping efficiency, which achieves a significant 23.9 dB optical power enhancement at +2 mm offset, surpassing the lens-based continuous sequence (CS) scheme by 21.7 dB. At +40° angle, the improvement reaches up to 11.8 dB and 16.8 dB compared to the results with and without lens-based CS, respectively. A maximum rate of 5.16 Gbps is successfully achieved using bit-power loading discrete multi-tone (DMT) modulation and the proposed SSBGA in an NLOS VLC system, which outperforms the lens-based CS by 1.07 Gbps and obtains a power saving of 55.6% during the transmission at 4 Gbps. To the best of our knowledge, this is the first time that high-speed communication has been realized in an NLOS VLC system without a lens.
non-line-of-sight, lens-free wavefront shaping visible light communication 
Chinese Optics Letters
2024, 22(2): 020603

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